煤制天然气干燥技术分析

山东化工110SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷煤制天然气干燥技术分析李超帅,李秀鹏张世锋(伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊宁,83500摘要:分析了适合煤制天然气项目的脱水干燥工艺比对了三甘醇脱水技术在煤制天然气脱水与在常规天然气脱水中的差异,并对干燥装置在工艺系统中的位置进行了分析。关键词:三甘醇;脱水;煤制天然气中图分类号:TE526·4文献标识码:A文章编号:1008-021x(2014)02-0110-02Analysis of Synthetic Natural Gas drying technologyLI Chao-shuai, LI Xiu-peng, ZHANG Shi-feng(Yili Xintian Coal Chemical Co, Ltd, Yining 835000, China)Abstract: Analyzed the suitable Synthetic Natural Gas( SNG )drying process, compared triethylene glycol (TEG)Dehydration Technology in SNG and conventional natural gas, analyzed the position of drying unit in the process systemKey words: triethylene glycol(TEG); dehydration; Synthetic Natural Gas( SNG)我国"富煤、贫油少气"的资源现状和日益增长的对清本低、运行可靠经济效益好等优点,广泛应用于使天然气露洁能源的需求,催生了煤制天然气项目。煤制天然气工艺中点符合管道输送要求的场合,三甘醇法脱水在常规天然气甲烷化合成的气体中含有大量的水分,必须对其进行脱水干(气田气)处理方面有着成熟的应用经验。随着煤制天然燥,使其达到管道输送的露点要求。气的兴起,煤制天然气SNG管道输送的要求,使得三甘醇脱1煤制天然气干燥脱水的必要性水技术在煤制天然气项目中有着广泛的应用前景。1.1天然气中含水的危害2.1三甘醇脱水原理在天然气输送过程中,温度降低或压力升高时,析出的三甘醇又叫做TEC,其分子式为液态水在管道或设备中出现两相流或积液,不仅增加流动压HOCH1CH2OCH2CH2OCH2CH2OH,三甘醇的强吸水性是由降,还会加速天然气中酸性组分对管道和设备的腐蚀液态它的分子结构决定的,每个三甘醇分子都有两个-OH,羟基水在低于冰点时会结冰在高于冰点时也会与天然气中的一可与水分子形成分子间氢键类似于水分子与水分子之间的些气体组分形成固化水合物严重时会堵塞管道和设备。氢键,从而使水缔合:xH2O=(H2O)x,所以三甘醇可以作为1.2煤制天然气中含水的原因天然气深度脱水的溶剂。三甘醇的物理化学性质见表1(2煤制天然气甲烷化合成的原理是一氧化碳、二氧化碳与SNG三甘醇脱水工艺流程分为三甘醇吸收脱水和三甘稍微过量的氢气反应生成甲烷和水,并放出大量的热量。醇再生两个部分。其反应方程式为三甘醇吸收脱水流程:来自甲烷化合成的湿SNG在CO+3H2=CH4 +H20+206. 2.m40℃左右、2.3MPaG下进入到脱水干燥系统,首先人口过滤CO, +4H,=CH4+2H,0 + 165 0k. mol分离器分离出凝结水,然后从脱水吸收塔的下部进入与来自甲烷化合成的气体用冷却水降温到40℃,经过气液分塔上部的三甘醇贫液逆流接触,SNG经塔顶的除沫器除掉离器分离水分后还含有少量的水分,不能满足天然气管道三甘醇泡沫后从脱水吸收塔顶部出来再进人产品气分离器输送的要求,必须对合成天然气进行进一步的脱水干燥处对夹带的三甘醇进行进一步的分离,出产品分离器的干SN进人下个工序。为保证吸收效果脱水吸收塔采用规整填料。在天然气输送过程中,一般要求天然气的水露点必须比表1三甘醇的物理化学性质沿管线各地段的最低温度低5℃。蒸汽压沸点相对分凝固点相对分解温2煤制天然气干燥工艺子质量水溶性密度度/℃天然气干燥脱水主要工艺方法有冷却脱水法溶剂吸收<1.33285.51507.2完全互溶1.1254206.7法、固体吸附法等。其中三甘醇脱水技术具有露点降大、成中国煤化工收稿日期:2013-12-02CNMHG作者简介:李超帅(1985-),男,汉族,山东金乡县,伊犁新天煤化工有限责任公司,助理工程师,学士,主要从事煤制天然气的技术研究。第2期李超帅,等:煤制天然气干燥技术分析1112.2SNG三甘醇脱水工艺流程醇再生两个部分。图1是SNG脱水干燥工艺流程图。SNG三甘醇脱水工艺流程分为三甘醇吸收脱水和三甘精馏柱去火炬F. SNG-TEG重沸器气气提柱口分离器机械及活性炭过滤器湿SNG脱水吸收塔TEF冲罐过滤分离器循环泵冷却器图1SNG脱水干燥工艺流程图三甘醇再生流程:吸收了湿SNG中水分的三甘醇富液然气气流中夹带的游离液体、水烃液以及压缩机润滑油,从脱水吸收塔的下部排出,经减压阀减压后到精馏柱的上部多采用聚结过滤器列管换热,然后进入三甘醇闪蒸罐,在0.4MPaG的压力下闪煤制天然气中甲烷含量在96%左右,其余组分为氢气蒸闪蒸出烃类及水排往系统连续火炬闪蒸后的三甘醇富氮气水及氩,对人口过滤器分离器的过滤要求相对较低,液分别经过机械过滤器活性炭过滤器机械过滤器除去其用普通的滤芯就能满足除水的要求。中的机械杂质及降解有机物。然后进入贫富液换热器与从3.3三甘醇贫液的冷却方式不同气提柱出来的热的三甘醇贫液换热换热后的三甘醇富液进人精馏柱中,精馏热量由精馏柱底部的三甘醇重沸器提供,常规天然气脱水装置一体化要求高进入脱水吸收塔的重沸器使用49MPa中压过热蒸汽为热源冷量由脱水吸收三甘醇贫液使用出吸收塔的干SNG进行冷却。换热器一般塔出来的三甘醇富液提供。精馏柱顶部排出的气体为水氮设置在三甘醇循环泵后管壳程的压力均较高设备投资大气及极少量的烃类,可排入低压火炬系统或就地排放。精馏长期使用发生腐蚀漏点三甘醇会进入到干SNG中影响天后的三甘醇贫液由重沸器下部进人到氮气提柱中,由热氮然气质量,增加三甘醇损耗。采用贫液-干SNc换热器的气进一步的除去水分,提高三甘醇贫液的浓度,再生后的三优点是节能。甘醇浓度在99%以上。再生后的三甘醇贫液经贫富液换热煤制天然气装置配套完善,可直接使用循环水管网中循器冷却后进入到三甘醇缓冲罐中,出缓冲罐的三甘醇贫液经环水对三甘醇贫液进行降温。换热器设置在三甘醇循环泵贫液冷却器降温后由三甘醇循环泵加压到高于SNG系统压之前,三甘醇在常压下冷却,压力等级低设备投资小。使用力0.2-0.3MPa,从脱水吸收塔的上部进入,完成三甘醇吸循环水冷却的缺点是发生泄漏循环水会污染三甘醇贫液收、再生循环使三甘醇浓度降低造成脱水效果变差。3SNG与常规天然气三甘醇脱水工艺的差异4天然气干燥在煤制天然气系统中的位置31三甘醇再生热源的不同在建的煤制天然气装置均是采用的三甘醇脱水常规天然气三甘醇脱水装置多釆用火管式三甘醇重沸技术,但三甘醇脱水装置在整个煤制天然气系统的器使用干燥后的天然气作为三甘醇再生的热源。其主要原位置选择不尽相同。现有的工艺布置根据压缩和干因是气田产气点相对较远,干燥设备一体化要求高没有配燥脱水的顺序不同有先压缩后干燥和先干燥后压套设施,再生热源只能选择干燥后的天然气作为三甘醇再生的热源。缩两种方案。表2是在建煤气天然气项目的SNGSNG三甘醇脱水采用中压过热蒸汽作为三甘醇再生热干燥方式。源。煤制天然气项目中空分、热电、水处理等配套设施齐全,表2在建煤制天然气项目的SNG干燥方式厂内有高、中低压蒸汽管网特别是甲烷化合成系统中即可项目名称大唐克献煤新疆庆华伊犁新天副产52MPaG460℃的中压过热蒸汽,采用中压过热蒸汽作中国煤化工—化工为三甘醇再生的热源能有效地利用甲烷化合成副产的蒸汽,设备提供商CNMHG成都赛普瑞兴平衡蒸汽管网。干燥方式元启T燥元压菊后十屎先干燥后压缩32入口过滤分离的过滤要求不同常规天然气脱水装置要求进料过滤器必须能过脱除天(下转第113页)第2期孙玉禄,等:固体发酵染菌的防控113·浓度为02mg/m3,故消毒必须在无人条件下进行。消毒后表面使蛋白质变性凝固和溶解类脂达到对细菌、芽孢、真须在关机40min后方能进入车间。一般而言,臭氧消毒时室菌和病毒等微生物的杀灭效果。每立方米空间用福尔马林内相对湿度≥70%,臭氧浓度≥20mg/m3,消毒时间为30min28mL、水14mL高锰酸钾14g。先将水倒人耐腐蚀的陶瓷容以上,杀菌率达93%-100%。器内,然后加人高锰酸钾搅拌均匀,再加入福尔马林。一经3.2紫外线消毒开始熏蒸人员立即撤离。消毒时间为12~24h。消毒完毕紫外线对细菌病毒、真菌芽孢衣原体等均有杀灭作后打开门窗通风换气3~4d,方可使用用,杀菌效率可达96%-99.9%。总之,发酵工作不允许有半点马虎。细节决定成败,这不同微生物对紫外线照射的敏感性不同,细菌芽孢对紫句话用在发酵生产中非常恰当。预防为主,发酵生产中要严外线的抗性比繁殖体细胞大。微生物的数量越多,需要产生格控制好每个生产环节杜绝染菌隐患。相同致死作用的紫外线照射剂量也就越大因此,污染严重的参考文献地方需要加大照射剂量。紫外灯的使用时间和辐照强度成[1]冒永松.发酵染菌问题的预防[门].发酵科技通讯反比,使用超过1000h后,产生的紫外线的强度就严重衰退2008,37(2):33-35了,因此使用过程中需要记录使用时间,以作为更换灯管的[2]黄儒强李玲.生物发酵技术与设备操作[M].北京:依据。紫外线的穿透力较弱,空气中的尘埃会明显降低灭菌化学工业出版社,2006的效果。每次使用前建议使用酒精棉球擦拭灯管,消毒时,[3]佚名食品车间各种空气消毒设备的利弊[J].饮料工车间内保持清洁干燥减少尘埃和水雾,温度低于20℃或高业,2012,15(9):46-47于40℃、相对湿度大于60%应该适当延长照射时间。紫外[4]薛广波.实用消毒学[M].北京:人民军医出版社,线的辐照对人体皮肤、眼睛有危害,所以也不能在有人情况下使用。33福尔马林熏蒸消毒本文文献格式:孙玉禄周立娟,李鑫等固体发酵染菌原理是高锰酸钾与甲醛发生反应可产生大量的热量,的防控[J山东化工201443(2):12-11)使药液沸腾,使甲醛以气体形式挥发,扩散于空气中和物体sees999w99?999%99999999(上接第111页求。4.1先压缩后千燥其缺点是湿SNG含水量大,达到管道输送要求的露点先压缩后干燥的流程为:从甲烷化合成来的湿SNC先需要脱除的水分含量大三甘醇循环量大再生负荷高蒸汽经过压缩升压到10MPaG左右,然后进入脱水干燥系统消耗大。其优点是:经过压缩后SNC压力升高,一部分水在压缩5结论过程中脱除湿SNG含水量降低,达到管道输送要求的露点煤制天然气作为新兴产业,干燥脱水技术是SNG进入需要脱除的水分含量降低,响应需要的三甘醇循环量小,三管道输送的把关工序,在常规天然气脱水中广泛使用的三甘甘醇系统再生的负荷低即经过压缩后再脱水更容易达到相醇脱水技术,经过部分改造后能够用于煤制天然气的干燥脱应的露点要求。水,为煤气天然气的管道输送提供有力保障。先压缩还是先缺点是:随着SNG气体压力的升高需要提高入口过滤干燥各有优劣,到底采用哪种干燥方式还要根据项目实际情器脱水吸收塔及出口分离器的压力等级,增加设备投资;需况具体分析。要提高三甘醇循环泵的出口压力,增加设备投资和能耗;压参考文献缩后可能会有润滑油进人到SNG中,对干燥入口过滤器的[1]王遇冬.天然气处理与加工工艺[M]北京:石油工业出要求高;进入压缩机系统SNG含水量大,增加压缩机能耗,版社,1999同时增加压缩机级间及级后脱水量,增大设备投资。[2]王淑娟.天然气处理工艺技[M].北京:石油工业出版4.2先干燥后压缩社,2008先干燥后压缩的流程为:从甲烷化合成来的湿SNG经[3]油气田及管道建设设计专业标准化委员会SYT060脱水装置脱水干燥后,进人到SNG压缩单元2005甘醇型天然气脱水装置规范[S].北京:石油工业其优点是:干燥系统的压力低,对入口过滤器、脱水吸收出版社,2005.塔及出口分离器的压力等级要求低;三甘醇循环泵的输出压力低能耗小;甲烷化合成的SNG直接进入干燥系统,SNG本文文献中国煤化工媒制天然气干不含油,对人口过滤器的过滤能力要求低;进人到压缩系统燥技术分HCNMHG21:10-11的SNG含水量低降低压缩机负荷和对级间脱水设备的要